基于配位作用的層層自組裝納濾膜的制備及性能研究.pdf

1、納濾膜的制備以界面聚合和相轉(zhuǎn)化法為主。層層自組裝是近年來(lái)發(fā)展的一種新型的膜制備方法，在制備荷電膜方面有很好的應(yīng)用前景。但多數(shù)聚電解質(zhì)以水溶液的形式進(jìn)行自組裝，且靜電力通常比較弱，所采用的親水性膜材料在水中長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)易發(fā)生溶脹，截留效果降低。因此，研究基于其它相互作用為推動(dòng)力的聚電解質(zhì)自組裝多層薄膜制備和性能表征及作用機(jī)理，具有重要的理論意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 除了依靠靜電相互作用來(lái)構(gòu)筑多層超薄膜體系外，其它的相互作用，如氫

2、鍵、配位作用、化學(xué)交聯(lián)等也可用來(lái)作為成膜的推動(dòng)力。金屬配位作用是一種比靜電力更穩(wěn)定的力，可作為一種成膜驅(qū)動(dòng)力來(lái)構(gòu)建多層膜。
　　 本文利用聚電解質(zhì)官能團(tuán)和過(guò)渡金屬之間的配位作用制備多層膜，在多孔超濾膜上交替沉積PSS(Cu)1/2和P4VP，制備荷負(fù)電納濾膜，考察膜的分離性能，并測(cè)試膜的穩(wěn)定性?？疾炝遂o態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種不同的制膜方式并進(jìn)行了對(duì)比。采用原子力顯微鏡(AFM)、掃描電鏡(SEM)、接觸角等方式對(duì)多層膜的表面性能進(jìn)行了表征

3、。
　　 對(duì)靜態(tài)層層自組裝膜制備的研究，得出了此方法制備多層膜的最優(yōu)條件：首層沉積PSS(Cu)1/2，0.4％的PSS水溶液，其中加入0.25 mol.L-1CuCl2溶液；0.2％的P4VP乙醇溶液；每層沉積時(shí)間15min。4.5個(gè)雙層的自組裝膜對(duì)二價(jià)離子的截留率到達(dá)85％左右，1.0MPa下通量大約為60 L.m-2.h-1。對(duì)一價(jià)離子的截留率僅為20%，1.0MPa下通量大約為85 L.m-2.h-1，因此可用于一價(jià)和二

4、價(jià)離子的分離。SEM照片顯示自組裝多層膜孔已經(jīng)基本上被覆蓋，且膜表面比較均勻；AFM分析表明，粗糙度隨著層數(shù)的增加逐漸增大。膜的接觸角隨著層數(shù)的增加而下降，說(shuō)明隨著自組裝的進(jìn)行，膜的親水性越來(lái)越好，抗污染能力提高。穩(wěn)定性考察結(jié)果表明，基于配位作用的多層膜的穩(wěn)定性優(yōu)于基于靜電作用制備的多層膜。
　　 對(duì)動(dòng)態(tài)層層自組裝膜制備的研究結(jié)果表明，在較少層數(shù)時(shí)便可達(dá)到較好的截留效果，動(dòng)態(tài)法3.5個(gè)雙層時(shí)已優(yōu)于靜態(tài)法4.5雙層的結(jié)果，說(shuō)明動(dòng)態(tài)

5、法在層層自組裝過(guò)程中具有一定優(yōu)勢(shì)。自組裝多層膜的截留率隨著層數(shù)的增加先增大后減小，當(dāng)層數(shù)為3.5時(shí)達(dá)到最大值。所制備的復(fù)合納濾膜(PSS(Cu)1/2/P4VP)3/PSS(Cu)1/2在1.0MPa下對(duì)Na2SO4的截留率為88％，溶液通量為43 L.m-2.h-1，對(duì)NaCl的截留率為23％，溶液通量為74 L.m-2.h-1。SEM照片表明，經(jīng)過(guò)幾個(gè)雙層的沉積之后，PS基膜上的圓孔消失，聚電解質(zhì)均勻覆蓋在基膜表面，使多層膜的形貌發(fā)